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可持續(xù)污水處理發(fā)展路在何方?
文章來源:陜西珂沅環(huán)保工程有限公司   更新時(shí)間:2016-07-21   閱讀:1164

2014年的中國,世界范圍內(nèi)每一個(gè)角落,我們也在思考和夢想開啟一個(gè)屬于中國污水處理界的未來。2014至今,我們國內(nèi)同行真的進(jìn)行了很多思考、做了很多設(shè)想、規(guī)劃和實(shí)踐。但是,筆者看來,2014年至今,無疑是中國污水處理技術(shù)發(fā)展史上最為浮躁的時(shí)期。

在追逐未來可持續(xù)發(fā)展污水處理技術(shù)路線征程中,國內(nèi)很多同行在不同層面不同尺度上的實(shí)踐,都在告訴世界,我們沒有停止邁向未來可持續(xù)污水處理發(fā)展的腳步。

然而,屬于中國的面向2030年的污水處理技術(shù)路線圖,依然是熙熙攘攘中沒有停止探索求進(jìn)的步伐,但是,遺憾的是,在面向未來可持續(xù)污水處理技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論探究及應(yīng)用技術(shù)路線的開發(fā),我們國內(nèi)同行鮮有涉及,這就是理想與現(xiàn)實(shí)的距離。

對(duì)面向未來的下一代可持續(xù)污水處理工藝,我們無限期待中國的技術(shù)路線出爐,像荷蘭那樣,新加坡那樣,能真正面向社會(huì)公布有我們中國特色的未來技術(shù)路線圖,我們期望不是照搬,而是融入了我們自己的技術(shù)理念和成果;不是舶來品,更不是仿制品,要因地制宜,適合國情。

關(guān)于面向未來的可持續(xù)污水處理技術(shù)路線,國外一些著名專家這幾年紛紛推出自己的技術(shù)路線,這些路線明顯帶有顯著的個(gè)人特質(zhì)。

1)看看MBBR的發(fā)明人,Ødegaard在清華大學(xué)主辦的學(xué)術(shù)期刊《Front. Environ. Sci. Eng》2016年發(fā)表的一篇文章《A road-map for energy-neutral wastewater treatment plants of the future based on compact technologies (including MBBR)》,這篇文章幾乎是給中國量身定制的,數(shù)次提到了“China concept WWTP”,他提出的技術(shù)路線完全采用了全流程MBBR,就連第一級(jí)碳去除、捕獲階段,都采用了MBBR技術(shù),更別提主流和側(cè)流段?磥Ødegaard的想法是,只要有微生物存在的場合,就最好上MBBR才是穩(wěn)妥的。

其實(shí),筆者不是反對(duì)MBBR,只是在思考,預(yù)處理段采用MBBR的必要性不足。但主流和側(cè)流采用MBBR、尤其是主流采用MBBR或許是好主意,為什么呢?看看這篇文章。

污水處理

文章在結(jié)論中提到:“Anammox bacteria are viable and active in municipal wastewater treated via high-rate aerobic treatment, even at low temperatures. However, achieving partial nitritation together with anammox at low temperatures remains a challenge, for which attached growth strategies  with thick biofilms may be a solution.”
筆者給出一張圖片,你就明白其中道理了。

其實(shí),意識(shí)到這個(gè)問題的,我們國內(nèi)某研究團(tuán)隊(duì),也是采用了biofilm作為Anammox載體,不過他們是在側(cè)流Rejectwater的處理,在側(cè)流處理污泥消化后sludge dewatering liquors,采用IFAS構(gòu)型,獲得了不錯(cuò)的效果,但是這個(gè)試驗(yàn)條件是在“The HRT of the IFAS reactor was 0.9–1.0 d and the temperature was 29–30 ℃”環(huán)境條件下進(jìn)行的,且進(jìn)水TN濃度平均在400-500 mg/L,這種基質(zhì)水平對(duì)于普通市政生活污水是不可想象的。這就是為何ANAMMOX在側(cè)流很容易實(shí)現(xiàn),而主流很難成功的環(huán)境及基質(zhì)條件的限制。


2)奧地利 Innsbruck大學(xué)的Bernhard Wett,前幾年也提出了面向未來可持續(xù)污水處理技術(shù)路線,發(fā)表在Water research,這條技術(shù)路線,將其10多年前提出的DEMON工藝也發(fā)揮到了極致,A-B工藝 構(gòu)型,A段采用高負(fù)荷活性污泥法,在“主流+側(cè)流”都采用了基于DEMON工藝的厭氧氨氧化:

      資料來源:Environmental sustainability of an energy self-sufficient sewage treatment plant:Improvements through DEMON and co-digestion, water research,2015

3) 荷蘭KWR水循環(huán)研究院提出了一種新型“A-B工藝”,并申請(qǐng)了專利,這種技術(shù)將A段高負(fù)荷、短停留時(shí)間工藝,耦合動(dòng)態(tài)過濾分離技術(shù)超量捕獲有機(jī)物進(jìn)行厭氧消化,以最大程度上將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為能源,A段可濃縮70%進(jìn)水COD,B段采用主流厭氧氨氧化技術(shù)。類似革新技術(shù)筆者認(rèn)為代表了世界未來污水處理發(fā)展趨勢。


有些變化,或許是你我在不經(jīng)意中。這個(gè)世界上,刻意追求本不是你的東西,或許最終一無所獲。但是無心插柳柳成蔭的事件,卻說不定哪天突然發(fā)生。

比如,中國臺(tái)州污水廠采用光伏式發(fā)電,在實(shí)現(xiàn)污水廠邁向碳中和路上邁出了一步,應(yīng)該是有意的嘗試。這個(gè)項(xiàng)目被IWA  Source報(bào)道:
China turns to carbon-neutral treatment plants.
“The resulting 4.39 MW of new capacity annually offsets 30 percent of energy consumption for the plant.”

圖片中這些實(shí)踐者,除了郝曉地教授外,或許他們只是污水處理廠的普通員工,也抑或是廠長,沒有那樣高大上的理論和夢想,他們的愿望和樸素,并按照自己的設(shè)想去規(guī)劃和實(shí)現(xiàn),或許他們起初沒有想到,他們一個(gè)簡單的做法,卻是使自己運(yùn)行的污水廠再沿著未來污水廠“碳中和”的軌跡在推進(jìn)了一大步。
這2年,主流厭氧氨氧化變成了一個(gè)世界范圍內(nèi)污水處理領(lǐng)域最熱點(diǎn)的詞匯,沒有之一!但是,目前尚沒有看到一個(gè)真正實(shí)現(xiàn)低溫下(水溫低于13度))可持續(xù)運(yùn)行的中試規(guī)模的Mainstream Deammonification 案例報(bào)道。
目前,起碼是10年之內(nèi),看到的希望(筆者也是大膽預(yù)測),主流AMX最現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用是在熱帶或者亞熱帶區(qū)域,常年能提供至少20度以上的水溫。2016年,新加坡Cao Yeshi,  荷蘭Mark C. M. van Loosdrecht, 和美國Glen T. Daigger幾位大牛在W&ST發(fā)表一篇文章:

看看這篇文章介紹的“Mainstream partial nitritation and anammox”,筆者乍看以為是規(guī)模做到20000m3/d的案例出現(xiàn)了,原來是在20000m3/d的實(shí)際污水廠進(jìn)行的試驗(yàn)。此文章介紹的試驗(yàn)規(guī)模水溫是什么情況?看看文章描述:“
The reactor used had a total volume of 10 L, height 29.1 cm, maximum liquid volume of 8.5 L. A heater was used to control the water temperature inside the reactor at 30± 2℃, which was similar to that of the full-scale plant.”
小試規(guī)模:從這種小試到生產(chǎn)性試驗(yàn)再到穩(wěn)定的工程化應(yīng)用,需要多久?借用斯坦福大學(xué)吳惟民教授的PPT:


斯坦福大學(xué)吳教授給出10-30年!。∧愣!技術(shù)的創(chuàng)新,需要跨越“死亡之谷”!沒有人直接可以穿越死亡之谷直接到達(dá)自由世界!

實(shí)際上,我們要至少看到中試規(guī)模的穩(wěn)定運(yùn)行案例(經(jīng)歷全年各種水溫變化條件),才可以評(píng)估這種革新技術(shù)的可靠性、穩(wěn)定性,有可靠的中試數(shù)據(jù),才有可能邁向更大尺度的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究和工程實(shí)施層面。

其實(shí),在通往下一代可持續(xù)污水處理技術(shù)探索征程中,永遠(yuǎn)沒有捷徑可選。唯有腳踏實(shí)地,尊重科學(xué)、尊重工程,才能在漫漫征程中看到曙光。關(guān)于對(duì)未來污水處理發(fā)展的技術(shù)路線及進(jìn)展的個(gè)人思考,筆者以后會(huì)找機(jī)會(huì)逐步展示給大家。敬請(qǐng)關(guān)注!